Synchronisation et dynamique non linéaire dans un réseau optique // synchronization and nonlinear dynamics in an optical lattice

Topic description

L'étude de la propagation non linéaire de la lumière est un domaine de recherche très actif, réputé pour sa complexité et les riches phénomènes physiques qu'il révèle. Le couplage de cette dynamique non linéaire avec une structure en réseau, où la lumière peut sauter entre les sites, permet d'explorer des effets collectifs tels que les solitons de gap et les réseaux synchronisés de résonateurs photoniques.
Cette thèse de doctorat vise à étudier, numériquement et expérimentalement, l'émergence de phénomènes non linéaires dans un réseau d'anneaux de fibre couplés. Dans ce système, la lumière évolue par pas discrets. Ce type d'évolution conduit à une dynamique non linéaire fondamentalement différente de celle des réseaux photoniques standard, donnant lieu à des effets tels qu'une thermalisation non conventionnelle, des transitions de localisation-délocalisation, une synchronisation à longue portée à travers le réseau et de nouvelles phases topologiques.
L'objectif principal est d'étudier ces effets, jamais observés auparavant en milieu expérimental, par la modélisation numérique et des expériences en laboratoire. Cette thèse de doctorat s'inscrit dans le cadre d'une collaboration avec l'École Normale Supérieure de Lyon et l'Institute for Fundamental Physics de Madrid.
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The study of nonlinear light propagation is a highly active field of research, renowned for its complexity and the rich physical phenomena it reveals. Coupling these nonlinear dynamics with a lattice structure, where light can tunnel between sites, enables the exploration of collective effects such as gap solitons and synchronized arrays of photonic resonators.
This PhD thesis aims to investigate both numerically and experimentally the emergence of nonlinear phenomena in a unique lattice of coupled fibre rings. In this system, light evolves in discrete steps. This kind of evolution leads to nonlinear dynamics that are fundamentally distinct from those in standard photonic lattices, giving rise to effects like unconventional thermalisation, localisation-delocalisation transitions, long-range synchronization across the lattice and novel topological phases.
The main objective is to study these effects, never observed before in an experimental setting, through numerical modelling and laboratory experiments. This PhD thesis is part of a collaboration with the École Normale Supérieure de Lyon and the Institute for Fundamental Physics in Madrid.
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Début de la thèse : 01/10/
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Public funding alone (i.e. government, region, European, international organization research grant)

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